一种无源被动式人体低重力模拟系统的力学性能仿真分析

针对未来登陆月球或火星的航天员在地面进行低重力模拟训练的需要,设计了一种采用被动重力平衡技术的人体低重力模拟外骨骼系统,利用弹簧平行四边形机构实现对人体重力的补偿。首先,基于势能守恒原理设计了躯干重力平衡外骨骼和下肢重力平衡外骨骼;然后,通过人体生物力学仿真软件对外骨骼系统进行了仿真分析,分别在月球环境和地面穿戴外骨骼环境下进行了搬运重物和步行运动,并对比了运动时的地面反作用力、肌肉力等数据。仿真结果表明：该人体低重力模拟系统可以使受训者的关节和肌肉感受到失去部分重力载荷,能够较为准确地模拟低重力环境下的运动效果,具有可行性。     

用于微低重力模拟装置的主动补偿控制方法

针对一类微低重力模拟装置因惯性力和弹簧重力导致模拟精度受限的问题,研究采用主动补偿装置改善模拟精度的控制方法。基于势能守恒原理和第二类Lagrange方程建立了考虑弹簧重力的动力学模型,采用三阶观测器对模拟装置内的关节速度、加速度进行观测,两者结合给出了弹簧重力及系统惯性力补偿模型。以某微低重力模拟装置为应用对象,在模拟月球重力环境下的跳跃试验中验证补偿策略的有效性。试验结果表明：该补偿方法能够有效提高微低重力模拟装置运动过程中的失重模拟精度。     

空间动态水气分离器失重飞行试验研究

长期载人航天中必须突破的关键技术是水和氧气的循环再生。微重力下,水和氧气的循环再生首要解决的问题是气液两相流的分离。空间动态水气分离器利用离心力原理实现气液分离,但由于地面无法长时间模拟微重力环境,因而无法评价动态水气分离器在失重条件下的工作性能。2010年3月利用法国NOVESPACE Airbus A300 ZERO-G失重飞机,对空间动态水气分离器的水气分离效果进行了研究。结果观察到抛物线飞行过程中,分离液体中的含气率变化总体效果与地面重力条件下一致;而分离气体中观察到可视液滴,与地面重力条件下无可视液滴的结果不同。说明空间动态水气分离器的工作性能受重力影响,地面评价方法还需进一步完善。2012年10月再次利用法国的失重飞机,对改进后的动态水气分离器进行了搭载试验,结果显示分离性能已满足要求,验证了改进方法的正确性。     

航天员低重力运动模拟训练方法与研究综述

针对主要应用于航天员模拟失重训练与低重力环境下的人体科学研究的低重力环境模拟方法,介绍了包括抛物线飞行、中性浮力水池、虚拟现实技术、悬吊式重力补偿系统以及新近出现的被动式外骨骼系统等在内的国内外模拟低重力环境主流方法的工作原理与利用这些方法开展的科学研究与工程应用,对这些方法的优缺点与适用条件进行了比较与分析。发现抛物线飞行的低重力模拟效果较好,但持续时间有限;中性浮力水池为低重力模拟训练提供了充足的空间,但液体阻力会影响训练的效果;虚拟现实技术无法提供对低重力的体感;气浮台与悬吊式重力补偿系统虽然能对航天员受到的重力进行补偿,但其结构对航天员的运动构成了一定的限制。提出研发低重力模拟功能完善、低重力模拟范围可调、多运动自由度、人机工效良好以及支持多人与人机协同训练的新一代低重力模拟系统,作为开展航天员低重力环境模拟训练和低重力人体运动生物力学实验研究的平台,以满足未来载人航天任务的需求。     

野生与养殖花羔红点鲑肌肉营养成分的比较分析

分别对野生与养殖花羔红点鲑Salvelinus malma肌肉中营养成分进行了比较分析.结果表明:(1)野生与养殖花羔红点鲑肌肉的一般营养成分的含量存在差异.野生群体肌肉中水分的含量显著低于养殖群体(P<0.05),而粗蛋白质的含量和粗脂肪的含量则显著高于养殖群体(P<0.05),野生群体肌肉中粗灰分的含量高于养殖群体,差异不显著(P>0.05),野生群体肌肉中无氮浸出物的含量低于养殖群体,差异显著(P<0.05).(2)野生与养殖花羔红点鲑肌肉中氨基酸总量(w)分别为(18.01±0.29)%和(16.46±0.15)%.野生群体肌肉中各种氨基酸的含量均高于或等于养殖群体,其中,谷氨酸含量最高.(3)野生与养殖花羔红点鲑肌肉中脂肪酸组成均以油酸(C_(18∶1))含量最高,硬脂酸(C_(18∶0))含量最低.亚油酸(C_(18∶2))、EPA(C_(20∶5))、二十二碳五烯酸(C_(22∶5))、DHA(C_(22∶6))的含量野生群体低于养殖群体,差异显著(P<0.05).(4)野生和养殖花羔红点鲑的化学评分分别为0.90和0.87,氨基酸评分分别为0.67和0.64,第一限制性氨基酸都为蛋氨酸.     

失重性骨丢失的药物防护综述

针对失重所致的骨质丢失问题,总结归纳了用于防治失重性骨丢失的药物,并阐述了其作用机制.失重状态使骨吸收增加,骨形成减少,肠道钙吸收减少,继而导致承重骨骨密度和骨量下降.物理锻炼和药物治疗是失重性骨丢失防护的有效措施,此外综述了已经应用于航天飞行的维生素D和钙剂、维生素K及双膦酸盐等药物,并探讨了其他具有潜在抑制失重性骨...     

一种基于火箭橇轨道的动基座重力 测量系统评价方法

传统的重力仪精度评价方法为重力仪测量值与静态定点值或飞行状态下的重力线网格参考值进行比较,根据差值或相对异常值来评价重力仪的精度指标,但其缺点是飞行轨迹重复性差.火箭橇轨道是进行火箭橇测试的重要组成部分,它严格按照设计建设,长达数公里,拥有完整已知的地理数据信息,且沿着火箭橇轨道布有众多的绝对重力基准点.提出一种基于火箭橇轨道的重力测量系统评价方法,通过火箭橇轨道上的众多绝对重力基准点和重力仪测量得到的重力值比较,评价重力仪的精度指标性能.其优点是该方法能够连续、快速、可重复评价重力测量系统的精度指标,为重力仪研制提供精确的评价手段和鉴定方法.     

交替盐雾环境下Ti-15-3钛合金与MT700/603B连接件的接触腐蚀行为

研究交替盐雾环境下Ti-15-3钛合金与MT700/603B碳纤维复合材料的接触腐蚀行为,分析碳纤维表面状态、缝隙宽度、腐蚀时间等对腐蚀敏感性和腐蚀特征影响.结果表明,缝隙宽度为0.06 mm时钛合金腐蚀最为严重.缝隙腐蚀和接触腐蚀相比,在相同腐蚀条件下后者的腐蚀失重速率、腐蚀氧化层面积均显著大于前者,表明钛合金接触腐...     

悬吊式微低重力环境模拟技术研究现状与展望

宇航空间中的微低重力环境使得所处其中的航天器和宇航员表现出与在地面重力环境下不同的受力状态和动态性能,因此需要在地面对这种微低重力环境进行模拟。综述了目前常用的几种微低重力模拟方法,其中悬吊法因为模拟时间长、模拟范围大、不引入附加惯量的优势被广泛采用。从微低重力模拟原理角度对现有的悬吊式微低重力模拟系统研究成果进行了分类和国内外研究现状的综述。根据微低重力模拟的需求归纳了悬吊式微低重力模拟系统的2条设计准则和3个关键技术,详细综述了这3个关键技术的研究现状。探讨了未来悬吊式微低重力模拟系统设计方面和3个关键技术方面的发展趋势。     

碳纤维增强树脂基复合材料的热失重特性研究

在实验室研究了两种典型的树脂基复合材料T300/5405和T300/HD03热老化过程中的热失重特性,得到了几种不同温度下两种树脂基复合材料的热失重-时间曲线及失重速率-时间曲线.由此定性地分析了温度、时间对树脂基复合材料热失重特性的影响,确定了树脂基复合材料热老化过程由物理老化为主向化学老化为主转变的临界温度.     

某型飞机供油泵失效的仿真试验研究

基于流体系统仿真软件Flowmaster平台,以某型飞机燃油系统为研究对象,建立了飞机燃油系统的重力供油仿真计算模型,计算了不同状态下飞机重力供油时低压泵进口燃油压力,并和飞行试验结果进行了对比分析。结果表明,建立的重力供油仿真模型,能很好地模拟该型飞机的重力供油特性。     

失重状态下旋转陀螺交互操作的仿真研究

针对在地面难以使用实物进行空间操作任务训练的问题,提出了一种基于人机交互和物理引擎技术的交互操作虚拟仿真方法,并实现了失重状态下旋转陀螺的虚拟操作训练。实现中首先建立航天员和陀螺的三维图形模型和用于碰撞检测的物理模型,并采用虚拟现实设备数据手套和位置跟踪仪实时跟踪获取受训人体的实时运动数据,用于交互控制虚拟航天员的运动,最终通过物理引擎及仿真算法计算失重状态下旋转陀螺的运动状态。结果显示,该方法较好地解决了旋转陀螺定轴特性仿真问题,能够满足虚拟训练的实时性和有效性要求。     

重力扰动对高精度惯性导航初始对准 的影响与补偿

初始对准时, 通常是基于地球参考椭球, 用正常重力公式计算重力矢量, 而实际情况下地球内部质量分布不均匀,实际重力包含正常重力和重力扰动。重力扰动 包括参考椭球面切线方向的分量（垂线偏差）和法线方向分量（重力异常）。研究重力 扰动下的初始对准,导出了重力扰动下水平姿态误差角与垂线偏差大小等值。重力扰动 下初始对准的方法是利用EGM2008 地球重力场模型计算出对准点的重力扰动并从加速度 计中剔除掉。仿真分析表明,补偿重力扰动后可提高初始对准精度。     

直升机飞行中旋翼打尾梁的起因和预防

中心铰式旋翼不产生桨毂力矩,当这类直升机由于急推杆或减小桨距而进入失重状态时,会丧失横向操纵功效及角速度阻尼。如果操纵失当,直升机会陷入急剧横滚并导致旋翼浆叶冲撞挥舞下限动器,造成旋翼破坏以及砍打尾梁、空中解体的灾难。为避免这类事故应防止进入低g或失重状态,保持足够的操纵功效。万一进入失重并发生自发的横滚,必须首先向后拉杆以改出失重状态,待恢复操纵功效后才可施加横向操纵以纠正横滚。     

航天员舱内活动的分析及仿真

分析了自由态航天员的运动特性,对航天员在失重状态下的转体技术进行了仿真;根据人体力学的生理学基础,建立了航天员的力量分析模型;使用最优控制方法,对航天员在任务操作时的姿态进行了优化。     

调压成型精铸技术

本成果为适用于航空、航天大型薄壁复杂铝合金熔模精密铸造。本成果的技术原理 :在充型前将上室 (置有铸型 )和下室 (置有合金液、保温坩埚和升液管 )造成一定的负压 ,然后根据铸件结构形状、工艺要求和铸型特点施压于下室 ,使液态金属在逆重力条件下 ,受控地进入铸型并充满型腔。继而在恒定的压差条件下 ,向上、下室同时施压 ,即对正在凝固的铸件和铸型外部同时施压 ,使铸件的凝固环境从接近真空状态按既定速度 ,变化到高压状态。待铸件凝固后 ,使上、下室的压力平衡。升液管和浇注系统中尚未凝固的金属液 ,在重力作用下返回坩埚中。本技术…     

尾吊模拟失重对小鼠过敏性哮喘的影响及其机制研究

为阐明模拟失重条件下免疫功能变化在过敏性哮喘发生中的作用,在正常条件下和尾吊模拟失重条件下利用卵清蛋白(OVA)刺激诱导小鼠过敏性哮喘,通过小鼠外观、精神、呼吸、擦鼻情况以及肺组织切片、支气管肺泡灌洗液细胞计数评估过敏性哮喘的程度,通过脾细胞计数和淋巴细胞亚群测定小鼠免疫状态。结果表明：小鼠尾吊模拟失重可以改善OVA诱导过敏性哮喘小鼠的外观、精神、呼吸、擦鼻情况,减少OVA诱导小鼠支气管肺组织中炎性细胞浸润,减轻肺泡壁的增厚,降低细胞间质的渗出;与单纯的OVA组相比,尾吊减少了支气管肺泡灌洗液细胞的数目(P<0.001),降低脾细胞的总数(P<0.01),T辅助细胞(Th) 1、Th2和Th17亚群占比降低,调节T细胞(Treg)亚群占比显著升高(P<0.05)。尾吊模拟失重下,OVA诱导条件下,机体免疫功能发生改变,与过敏性哮喘的病情有一定相关性。     

重力辅助环路热管稳态运行特性的实验研究

 随着环路热管应用领域不断扩展,其可能在各种姿态下运行,包括重力辅助姿态。对环路热管在重力辅助姿态下的稳态运行规律和特性进行了实验研究,并同平放及反重力条件下的运行特性进行了比较。通过实验可得出,在重力辅助姿态下,环路热管存在两种驱动模式,即重力单独驱动模式和毛细力与重力共同驱动模式。当热载荷较小时,环路热管工作在重力单独驱动模式,蒸汽管线内为气液两相工质,回流液体对储液器的冷却作用加强,运行温度明显低于平放及反重力条件下之值,热导显著增大;当热载荷大于某一临界值,环路热管工作在毛细力与重力共同驱动模式,蒸汽管线内为单相蒸汽,运行温度同平放及反重力条件下之值基本一致。最后,从环路热管系统压力平衡和储液器能量平衡的角度对上述实验现象进行了解释和分析。     

单向C/C复合材料高温氧化环境力学性能试验

为研究高温氧化环境单向C/C复合材料力学特性,对C/C复合材料单向板开展了700℃和900℃的氧化试验以及室温、700℃和900℃的拉伸试验.结果 表明:无涂层单向C/C复合材料在相同温度下,失重率随着氧化时间的增加而增大,在相同氧化时间内,温度越高,氧化失重率越大;无涂层单向C/C复合材料在700℃氧化4h后失重率为...     

内收缩段泄流对超声速进气道的影响研究

本文通过对典型二元超声速进气道进行数值仿真,研究了内收缩段中泄流位置对进气道自起动性能及抗反压能力的影响规律和影响机制。研究结果表明:泄流腔改善进气道自起动性能和抗反压能力的内在机制不尽相同,泄流腔位置决定了进气道在临界不起动状态下的泄流量、临界不起动模式和临界反压状态下的泄流量,其中临界不起动状态下的泄流量和临界不起动模式共同影响进气道的自起动性能,而进气道的抗反压能力则主要由临界反压状态下的泄流量决定。在本研究范围内,当Lc=0.31时,进气道自起动性能最好,而当Lc=0.15时,临界压比和总压恢复系数最高。